[发明专利]油气分离装置及燃气涡轮发动机

说明书

本发明涉及一种油气分离装置及燃气涡轮发动机，其中油气分离装置包括设有分离腔的腔体结构，所述分离腔的壁面上设有进口、第一出口和第二出口，所述进口包括多个切向通道，多个所述切向通道能够使油气混合物以切向方向进入所述分离腔，第一出口沿分离腔的径向设置，第二出口沿分离腔的轴向设置，所述分离腔通过旋转使所述油气混合物实现油气分离，并使分离后的油通过所述第一出口流出，分离后的气体通过所述第二出口流出。本发明油气分离装置及燃气涡轮发动机实施例中，进入分离腔中的油气混合物具有较大的切向速度，较小或者几乎为零的径向速度和轴向速度，可以使油气混合物在分离腔中的旋涡运动停留时间更长，更加有利于提高油气分离的效率。

技术领域

本发明涉及油气分离技术领域，尤其涉及一种油气分离装置及燃气涡轮发动机。

背景技术

燃气涡轮发动机一般主要包括压气机、燃烧室和高压涡轮，其中，压气机主要用于将空气压缩并使其进入核心机；燃烧室主要用于将压缩空气和燃油混合，并发生充分燃烧以产生高能量燃气流；而高压涡轮则主要用于从燃烧室喷出的高能量燃气流中提取能量来驱动压气机。在航空涡扇发动机中，位于核心机下游的低压涡轮从燃烧室喷出的高能量燃气流中提取能量并驱动风扇转动，而风扇则提供发动机产生的最主要推力。

发动机中通常由多个支点轴承来固定转子。一般地，对于双转子发动机来说，一些支点轴承用于支撑低压转子，另外一些支点轴承用于支撑高压转子，高、低压转子均绕着发动机中心轴高速旋转。

发动机轴承封闭在轴承腔中，轴承腔提供润滑油对轴承进行冷却和润滑。为避免轴承在高速旋转工作状态下发生过热现象，必须采取封严措施以阻止发动机中的热空气从空气流道中进入轴承腔，而发动机的耗油量会因为轴承腔封严措施而上升；同时，为了使得用于冷却和润滑轴承的润滑油能够高效地带走由于轴承高速旋转而产生的热量，轴承腔的封严措施需要存在一个让空气流进和流出轴承腔的空气通道，而该通道中的空气流中将含有滑油，除非采取适当的措施将其中的滑油分离并送回轴承腔，否则空气中的滑油将不可回收，并随着空气排出发动机外，这将大大增加发动机的滑油消耗量。

现有技术中有一种采用旋转风扇轴上的柱塞孔(weep plug)，油气混合物经过柱塞孔径向进入分离腔内，并通过柱塞与风扇轴安装孔之间的滑油专用通道引导分离出的油。但是，发明人发现，由于经过柱塞通风孔从轴承腔进入分离腔中的油气混合物具有很高的径向动量，进入分离腔体中的油气混合物不能在分离腔最大半径处产生最高的切向速度，这样，油气混合物在螺旋前进的过程中所受到的粘性阻力将很小，因此，油气混合物在分离腔中旋涡运动的停留时间会很短，油气分离效果比较差。

现有技术中还有一种旋涡式气-油分离器系统，通过轴向贯穿转盘轮缘的多个通道构成轴承腔与分离腔之间的气流通道，油气混合物气流从轴承腔进入分离腔中后，撞击到腔壁上。但是发明人发现，由于经过轴向贯穿轮盘轮缘的气流通道从轴承腔进入分离腔中的混合物气流具有较大的轴向分量，因此会导致油气混合物在分离腔中旋涡运动的停留时间很短，所以油气分离效果不理想。

综上，现有的通风结构通常会使通过通风孔进入分离腔中的油气混合物具有较大的径向速度分量或者较大的轴向速度分量，较大的径向速度分量会使得油气混合物触碰到分离腔壁面的几率降低，而较大的轴向速度会使得油气混合物在分离腔中的旋涡运动时间过短，这两点均不利于油气分离效率的提高，从而导致润滑油消耗过大。

发明内容

本发明的目的是提出一种油气分离装置及燃气涡轮发动机，以解决现有技术中油气分离装置的油气分离效率不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种油气分离装置，包括设有分离腔的腔体结构，所述分离腔的壁面上设有进口、第一出口和第二出口，所述进口包括多个切向通道，多个所述切向通道能够使油气混合物以切向方向进入所述分离腔，所述第一出口沿所述分离腔的径向设置，所述第二出口沿所述分离腔的轴向设置，所述分离腔通过旋转使所述油气混合物实现油气分离，并使分离后的油通过所述第一出口流出，分离后的气体通过所述第二出口流出。